Axpo surveille le barrage du lac de Limmern à 1 857 mètres d'altitude grâce à l'Internet des objets

fr.wedoany.com Rapport : Axpo a déployé des capteurs alimentés par batterie et basés sur LoRaWAN au barrage du lac de Limmern (Limmernsee dam), et s'appuie sur la plateforme IoT akenza pour intégrer les données de surveillance dans un modèle de simulation par éléments finis, afin de prédire le vieillissement du béton du barrage lors de sa dilatation et de sa contraction saisonnières.

En Europe, de nombreuses infrastructures énergétiques ont été construites avant l'apparition des technologies de surveillance modernes, et n'ont pas été conçues avec des capteurs ou des interfaces de données, mais elles devront continuer à fonctionner en toute sécurité à l'avenir. Les exploitants sont donc confrontés à un problème ancien : comment surveiller des structures isolées, difficiles d'accès et dont le câblage coûte cher. La méthode traditionnelle consiste en des inspections manuelles, où les ingénieurs se rendent sur site, relèvent les données manuellement, puis repartent. Les données sont déjà obsolètes avant même d'être consignées dans un rapport, et les ingénieurs doivent retourner sur place pour obtenir la prochaine mesure. Les risques tels que le vieillissement du béton, la fatigue des matériaux et les contraintes thermiques s'accumulent lentement, et les inspections ponctuelles passent à côté de ces évolutions. Ce qu'il faut, ce sont des données continues, avec le moins d'effort possible, et provenant de lieux qui n'ont jamais été conçus pour fournir des données.

Les technologies de réseau étendu à faible consommation (LPWAN) telles que LoRaWAN lèvent ces obstacles. Des capteurs alimentés par batterie peuvent transmettre de petits paquets de données sur plusieurs kilomètres, et une seule passerelle suffit à couvrir l'ensemble d'un site. Aucun câble à poser ni ligne électrique à installer, ce qui est particulièrement important pour des sites comme le corps d'un barrage. Les capteurs consomment très peu d'énergie, une seule batterie peut fonctionner plusieurs années, et après l'installation, l'exploitant n'a pratiquement plus à s'en occuper.

Cependant, les capteurs ne constituent que la moitié de la réponse. Les paquets de données brutes ne sont que des octets, à moins qu'un système ne puisse les décoder et leur donner un contexte pour chaque appareil et chaque site. Le traitement manuel ou le développement maison est un projet pour lequel la plupart des équipes d'ingénierie n'ont pas le temps. Des plateformes IoT comme akenza s'en chargent : elles reçoivent les données de n'importe quelle technologie de connexion, telle que LoRaWAN, MQTT ou les réseaux cellulaires, les convertissent en valeurs structurées et les acheminent vers des tableaux de bord, des bases de données ou des outils d'analyse. Comme la plateforme est neutre sur le plan technologique, les exploitants ne sont pas enfermés chez un fournisseur de connectivité ou de matériel pour toute la durée de vie du projet.

Axpo, le plus grand producteur d'énergies renouvelables de Suisse, a adopté exactement cette approche au barrage du lac de Limmern. Ce barrage-voûte, haut de 146 mètres et long de 370 mètres, situé à 1 857 mètres d'altitude dans les Alpes, retient 92 millions de mètres cubes d'eau et fait partie de la centrale de pompage-turbinage de Linth-Limmern (Linth-Limmern pumped storage plant).

Le projet de recherche mené par Axpo utilise la simulation par éléments finis pour comprendre comment le béton du barrage vieillit lors de sa dilatation et de sa contraction saisonnières. La simulation nécessite des entrées continues de rayonnement solaire global, de vitesse et de direction du vent, de température de l'air et de température de surface, variables qui déterminent la température du béton lui-même. Axpo a installé des capteurs alimentés par batterie à des points fixes répartis sur le barrage, et une seule passerelle LoRaWAN couvre l'ensemble de la structure, ce qui évite d'installer plusieurs stations sur un terrain difficile. Chaque mesure est décodée, normalisée et enrichie de contexte dans akenza, puis transmise au modèle de simulation d'Axpo, fournissant les entrées nécessaires à des prévisions précises à long terme sur le vieillissement de la structure.

L'ensemble de l'installation des capteurs a été mise en service en une seule journée de travail, et la connexion des capteurs au cloud n'a pris que quelques minutes. Pour une structure de cette taille, située dans un lieu aussi isolé, c'est un délai que la plupart des exploitants d'infrastructures n'oseraient pas espérer.

Le lac de Limmern n'est qu'un des nombreux projets de surveillance hydrologique qu'Axpo exploite dans les Alpes via akenza. Pour les exploitants qui disposent de nombreuses infrastructures difficiles d'accès, l'expérience porte autant sur les délais que sur la technologie. Un cas d'usage de surveillance de structure n'implique pas nécessairement une feuille de route de digitalisation de plusieurs années. La bonne combinaison de capteurs à faible consommation, d'une connectivité flexible et d'une plateforme capable de comprendre les données suffit à mettre en place une surveillance continue en quelques jours plutôt qu'en quelques années. De nombreuses infrastructures énergétiques européennes approchent d'une étape où ce type de surveillance ne sera plus une option.